Maping mózgu. Sposób pozyskiwania i ekspozycji informacji.

Mapowanie EEG jest to proces, w wyniku którego na podstawie danych o napięciu EEG na poszczególnych odprowadzeniach w chwili t otrzymuje się jego przestrzenny rozkład na powierzchni czaszki w tej samej chwili t. Mapy napięcia EEG przedstawiane są w skali barwnej podobnej do barw mapy geograficznej. Poszczególne kolory od głębokiego niebieskiego do czerwieni przedstawiają odpowiednie wartości napięcia: od ujemnych do dodatnich.

Podstawowym czynnikiem warunkującym poprawność map jest dostateczna ilość elektrod rejestrujących sygnał oraz ich poprawne rozmieszczenie. Obecnie większość systemów wykorzystuje systemy oparte na międzynarodowym układzie odprowadzeń 10–20 i jego rozszerzeniach, np. rekomendowanym przez IFCN systemie 10%, umieszczając na powierzchni czaszki 19 lub więcej elektrod. Należy zwrócić uwagę na fakt, iż liczba odprowadzeń, z których można rejestrować zapis, ulega często ograniczeniu poprzez czynniki praktyczne, takie jak dostępność danego typu aparatu, bądź wzmacniacza EEG, czy też przetwornika analogowo-cyfrowego o określonej liczbie kanałów. Najnowsze badanie sugerują, że wystarczająca liczba odprowadzeń to ok. 100 – 128 elektrod rejestrujących. Przy tej ilości elektrod znajdują się one w odległości ok. jedna od drugiej, rejestrując pola elektryczne pochodzące od rozłącznych generatorów korowych. Dalsze zwiększanie liczby elektrod, a więc zmniejszanie odległości pomiędzy nimi, prowadzi już nie do zwiększania rozdzielczości przestrzennej, lecz do rejestracji tych samych potencjałów przez różne (sąsiednie) elektrody.

Z problemem rozmieszczenia elektrod związane jest zagadnienie elektrody odniesienia. Dane rejestrowane w celu mapowania muszą być zapisywane przy użyciu odprowadzeń jednobiegunowych, tzn. wszystkie elektrody pomiarowe (czynne) powinny być rejestrowane względem jednej elektrody. Ta elektroda określana jest mianem elektrody odniesienia, w celu zapewnienia poprawności rejestracji powinna być elektrycznie obojętna. Niestety na ciele człowieka nie ma miejsc elektrycznie obojętnych, na elektrodzie odniesienia zawsze istnieją jakieś potencjały, pochodzenia mózgowego bądź innego (np. sygnał EKG, który ma wielokrotnie większą amplitudę niż EEG). W związku z tym w analizie należy uwzględniać oddziaływanie elektrody odniesienia na sygnał rejestrowany, bowiem miejsce jej ustawienia wpływa na kształt i wielkość rejestrowanych potencjałów, a więc i wygląd map. Należy też podejmować odpowiednie działania, mające na celu likwidację niekorzystnego wpływu elektrody odniesienia. Obecnie najpopularniejsze elektrody odniesienia to:

• połączone płatki uszu,

• płatek prawego lub lewego ucha,

• tzw. „average reference”, tworzona na drodze obróbki cyfrowej sztuczna, uśredniona elektroda odniesienia,

• inne odniesienia pozamózgowe.

Nie jest znana uniwersalna, najlepsza elektroda odniesienia, poglądy na temat zakresu zastosowań każdej z wyżej wymienionych elektrod są podzielone, jednak rysuje się tendencja do szerszego stosowania „average reference” i elektrod pozamózgowych.

Interpolacja mapy jest to proces polegający na wyliczeniu wartości w każdym punkcie mapy na podstawie znanych wartości potencjału w miejscach rozstawienia elektrod. Istnieje wiele różnych algorytmów tworzenia map, każdy z nich ma swoje wady i zalety.

• Metoda najbliższych sąsiadów: polega ona na obliczaniu wartości poszczególnych punktów mapy na podstawie danych o wartościach najbliższych im elektrod - sąsiadów. Wartości napięcia pod elektrodami są w obliczeniach uwzględniane odwrotnie proporcjonalnie do odległości (lub jej potęgi np. kwadratu) pomiędzy elektrodą a analizowanym punktem mapy. Zalety powyższej metody to bardzo wysoka szybkość obliczeń i łatwość realizacji. Wady to przede wszystkim lokalizacja ekstremów tylko w punktach ustawienia elektrod oraz tworzenie nieciągłych obrazów.

• Metoda funkcji sklejanych - „thin plate spline”: polega na wykorzystaniu do tworzenia map funkcji sklejanych na płaszczyźnie. W odróżnieniu od metod najbliższych sąsiadów algorytm ten uwzględnia dane ze wszystkich elektrod przy obliczaniu wartości jednego punktu na mapie. Metoda ta umożliwia wyliczenie położenia ekstremów poza punktami ustawienia elektrod, dając jednocześnie gładkie i estetyczne obrazy. Do wad należy zaliczyć większą złożoność obliczeniową i, mogącą prowadzić do mylnych wniosków, niedokładność w okolicach niedopróbkowanych.

• Metoda funkcji sklejanych na sferze - „spherical spline”: podobnie jak poprzednia metoda wykorzystuje funkcje sklejane, lecz opisane na sferze a nie na płaszczyźnie. W odróżnieniu od poprzednika algorytm ten dokonuje obliczenia mapy na powierzchni sfery, dopiero po zakończeniu procesu interpolacji mapa może być rzutowana na płaszczyznę obrazu. Powyższa metoda jest lepsza od poprzedniej w związku z dokładniejszą lokalizacją zmian w obszarach niedopróbkowanych przestrzennie. Poprawę dokładności uzyskuje się za cenę wydłużenia czasu obliczeń i wzrostu złożoności numerycznej algorytmu.